Isostasi

Illustrering av en massiv fjellkjede som legges på den litosfæriske skorpen, som da synker ned i litosfæren. Da blir den blir fjernet vil litosfæren heve seg opp igjen

Isostasi (av gresk ἴσος (ísos) «lik», og στάσις (stásis) «stillstand») refererer til den geologiske balansen mellom litosfæren og astenosfæren.

Litosfæren er jordens ytre og harde skall, som ligger over astenosfæren som er flytende. Når noe tungt, f.eks. en massiv fjellkjede, legges på, vil jordskorpen synke litt ned og fordele lasten på miljøet uten å trykke ned på Astenosfæren. Når den tunge vekten fjernes, vil den gradvis heves tilbake oppover.

Etter at innlandsisen trakk seg tilbake fra Skandinavia for omtrent 11 000 år siden, ble trykket på underlaget redusert, og litosfæren begynte å stige. Denne landhevingsprosessen pågår fortsatt i Skandinavia.

Historien bak isostasi

Konseptet isostasi kommer som en forklaring etter et funn fra en topografisk undersøkelse som ble gjort nord i India i midten av 1800-tallet. Undersøkelsen gikk ut på å føre en ballong over bakkenivå og over fjell for å måle gravitasjonen ballongen ble utsatt for. Tallene de fikk over fjellet stemte ikke med kalkulasjonen om massen til fjellet. Gravitasjonen på ballongen viste at fjellet hadde 1/3 av massen beregnet. Tidligere undersøkelser av gravitasjon over andre fjell hadde også samme resultat, som viste at dette ikke var en tilfeldighet, men et geologisk fenomen som de kalte for isostasi.

Airy og Pratt modellene

Airy- og Pratt modellene for isostasisk kompensasjon

Airy-modellen for isostatisk kompensasjon antar at litosfæriske blokker har samme tetthet, men ulik tykkelse. Tykkere blokker vil ha sine topper høyere og deres bunn dypere enn tynnere blokker. Dette betyr at høyere terreng indikerer en tykkere litosfære. Ifølge Airy-modellen vil kompensasjonen av kontinentale fjell i hovedsak skje ved skorpefortykning, da den kontinentale skorpen er den mest oppdriftsrike delen av litosfæren.

(h_lith ρ_lith + h_asth ρ_asth)A = (h_lith ρ_lith + h_asth ρ_asth)B

Pratts teori om isostasi, foreslått av John Henry Pratt i 1859, er et grunnleggende konsept i geofysikken som har hatt stor innflytelse på vår forståelse av jordskorpen. Denne teorien hevder at jordskorpen opprettholder en tilstand av likevekt gjennom variasjoner i tetthetene til ulike skorpelag. Ifølge Pratt kunne tettere, lavere lag av skorpen synke under vekten av overliggende lag, noe som får mindre tette, øvre lag til å stige og danne geologiske formasjoner som fjell og havbassenger​​.

Selv om Pratts teori har vært grunnleggende, har den blitt videreutviklet og på noen områder erstattet av senere teorier, som Airys teori og konseptet om fleksibel rigiditet, som tar hensyn til mekaniske spenninger som påvirker skorpens deformasjon​​. Til tross for disse fremskrittene, forblir Pratts bidrag historisk viktig i studiet av isostasi, og gir en god modell for å forstå fordelingen av masse og gravitasjonseffekter innenfor jordskorpen​.

Pratt-modellen er litt annerledes. Her flyter blokkene alle til samme dybde, men har forskjellige tettheter. Høyere blokker består av mindre tette materialer, noe som tillater dem å flyte høyere, på samme måte som et skumplastark flyter høyere enn en treplank. Ifølge Pratt-modellen oppstår kompensasjonen av terreng hovedsakelig på grunn av forskjeller i tetthet, og ikke nødvendigvis på grunn av tykkelsen til litosfæren.

(h_lithρ_lith)A = (h_lithρ_lith)B

Archimedes prinsipp

Archimedes prinsipp, også kalt Oppdriftsloven, forklarer hvordan et objekt som senkes ned i en fluid, vil skape en oppdrift som er identisk med mengden væske som mistes.

Dette prinsippet hjelper å forstå fenomener som kontinentaldrift og platetektonikk. Når magma stiger opp fra mantelen gjennom sprekker i jordskorpen, illustrerer prinsippet hvordan den omkringliggende steinen presses til side og gir plass til den stigende magmamassen. På lignende vis forklarer prinsippet hvordan landmasser kan synke eller stige som et resultat av endringer i den geologiske strukturen. Gjennom anvendelsen av Archimedes Prinsipp kan geologer forstå og modellere komplekse prosesser som bidrar til formingen av jordens overflate og strukturelle utvikling over tid.

Archimedes prinsipp demonstrerer blant annet når isfjell flyter i vann. Selv om isfjellet har stor masse, flyter det delvis nedsenket i vannet på grunn av prinsippet om oppdrift. Volumet av isfjellet som er under vann, fortrenger en mengde vann med en vekt som er lik isfjellets egenvekt. Dette skyldes at isfjellets gjennomsnittlige tetthet er mindre enn vannets tetthet.

Litteratur

• Jacobshagen, Arndt, Götze, Mertmann, Wallfass: Einführung in die geologischen Wissenschaften. Eugen Ulmer, Stuttgart 2000, ISBN 3-8001-2743-1
• Mussett, A., E., & Khan, M., A. (2000) Looking into the Earth. An Introduction to Geological Geophysics. Cambridge university press

Eksterne lenker

• Sammenheng mellom erosjon, fjellheving og isostasi med Himalaya som eksempel. Geologisk institutt ved Universitetet i Freiburg